WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

Pages:   || 2 |

«НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ НАНОКОМПОЗИЦИОННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ И МЕТАЛЛОПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ АВТОТРАКТОРНОЙ ТЕХНИКИ ...»

-- [ Страница 1 ] --

Министерство высшего и среднего специального образования

Республики Узбекистан

ТАШКЕНТСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

УДК 621.87+541.6:678.02

Рыскулов Алимжон Ахмаджанович

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ

НАНОКОМПОЗИЦИОННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ И

МЕТАЛЛОПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ АВТОТРАКТОРНОЙ ТЕХНИКИ

05.02.01 – Материаловедение в машиностроении

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Ташкент -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Антикризисная программа Узбекистана на 2009 – годы предусматривает, как подчеркнуто в книге И.А. Каримова «Мировой финансовоэкономический кризис, пути и меры по его преодолению в условиях Узбекистана», повышение конкурентоспособности предприятий за счет введения жесткого режима экономии, снижения производственных затрат и себестоимости продукции, сокращение энергоемкости, внедрение инновационных и энергосберегающих технологий, освоение новых видов товаров, востребованных на мировом рынке. Современное автотракторное машиностроение все в большей степени использует композиционные материалы на основе полимерных матриц для изготовления деталей узлов трения и элементов конструкций, обеспечивающих заданный эксплуатационный ресурс, безопасность и повышенные эргономические требования. В широкой номенклатуре машиностроительных композитов особое место занимают материалы, в состав которых введены модификаторы с размером частиц не более 100 нм, которые по устоявшейся терминологии относят к нанокомпозиционным. Несмотря на высокую эффективность применения нанокомпозитов в машиностроении, обусловленную реализацией синергического эффекта повышения комплекса показателей деформационно-прочностных, триботехнических, адгезионных, защитных и др. служебных характеристик, их доля в общем объеме функциональных материалов невысока и не отвечает возрастающим запросам производителей и потребителей автотракторной техники. В значительной мере данное обстоятельство обусловлено недостаточной разработкой теоретических основ полимерного наноматериаловедения, которые включают физико-химические, структурные, технологические, триботехнические, технико-экономические и др. аспекты, и требуют системного анализа особенностей механизма формирования и переработки функциональных нанокомпозитов различного состава и строения, а также применения изделий из них в различных областях автотракторостроения.





Важнейшее место в проблеме разработки теории нанокомпозиционных материалов на основе полимерных матриц занимают исследования механизмов формирования и взаимодействия низкоразмерных частиц различного состава, строения и технологии получения с полимерными, олигомерными и совмещенными матрицами. Системный анализ теоретических моделей формирования нанокомпозитов на основе высокомолекулярных связующих позволит разработать практические рекомендации по обоснованному выбору составов, технологии получения и совмещения компонентов, методам изготовления изделий и эффективному их применению в машиностроении. До настоящего времени в отечественном автотракторостроении не использовали технологии нанокомпозиционных материалов на основе полимерных матриц (совмещенных, олигомерных). В рамках поставленной проблемы эти задачи ранее не решались и являются весьма актуальными.

Степень изученности проблемы. Несмотря на большое число исследований, посвященных проблемам формирования, переработки нанокомпозитов и применения изделий из них в машиностроении, в настоящее время отсутствуют устоявшиеся взгляды на особенности строения и активности низкоразмерных частиц и механизмы их взаимодействия с высокомолекулярными матрицами, определяющими структуру и служебные характеристики материалов и изделий. Отсутствуют научно обоснованные критерии оценки особого энергетического состояния наночастиц различного состава, строения и технологии синтеза, определяющего интенсивность процессов структурообразования в функциональных композитах, для применения их в машиностроительных отраслях. Особый интерес представляют нанокомпозиционные материалы, в состав которых введены низкоразмерные компоненты, полученные разложением и диспергированием металл и кремнийсодержащих соединений, благодаря доступности исходного сырья и эффективности модифицирующего действия. Металлополимерные и силикатсодержащие нанокомпозиты находят в настоящее время ограниченное применение в машиностроении, что обусловлено, главным образом, недостатком системных исследований в области физико-химии контактного взаимодействия и кинетики структурообразования в системе «высокомолекулярная матрица-наноразмерный модификатор». Это обусловило низкую долю машиностроительных полимерных нанокомпозиционных материалов в конструкциях автотранспортной техники и технологического оборудования, производимого и применяемого в различных областях народного хозяйства республики.

Связь диссертационной работы с тематическими НИР. Системные исследования в рамках диссертационной работы проводились в соответствии с тематическими планами НИР и ОКР Ташкентского автомобильно-дорожного института в период 2000гг., в т.ч. «Разработка актуальных проблем техники и технологии создания конкурентоспосбоной продукции транспортного и общего машиностроения» (Тема 3.50), «Разработка и исследование защитных покрытий» (Тема 18.41), «Разработка технологии восстановления повышающей ресурс деталей машин» (Тема 18.54), «Разработка мехатронной схемы автоматического управления амортизатором» (ИТД-15-053). Некоторые аспекты проблемы изучены в рамках заданий научно-технических программ «Материалы», «Технологии» по плану совместных научно-исследовательских работ, оговоренных договорами о научно-техническом сотрудничестве между Ташкентским автомобильно-дорожным институтом г.Ташкент, Республика Узбекистан) и Учреждениями образования «Гродненский государственный аграрный университет» и «Гродненский государственный университет им. Янки Купалы» (г.Гродно, Республика Беларусь).





Цель работы. Целью диссертационной работы является разработка физических моделей механизмов формирования структуры нанокомпозиционных материалов на основе высокомолекулярных полимерных, олигомерных и совмещенных матриц, модифицированных низкоразмерными частицами различного состава, строения и технологии получения, и создание машиностроительных нанокомпозитов со служебными характеристиками, превосходящими аналоги по параметрам прочности, износостойкости, стойкости к воздействию повышенных температур для автотракторного машиностроения.

Задачи исследования, сформулированные в соответствии с поставленной целью, предполагали:

1. Установить особенности структуры, габитуса и энергетического состояния низкоразмерных частиц различного состава и технологии получения;

2. Разработать критерии обоснованного выбора низкоразмерных модификаторов для формирования оптимальной структуры нанокомпозитов на основе полимерных, олигомерных и совмещенных матриц;

3. Разработать физические модели структурообразования нанокомпозитов на основе высокомолекулярных матриц различного состава и строения;

4. Разработать составы нанокомпозиционных машиностроительных материалов на полимерных и металлополимерных матрицах и исследовать их деформационнопрочностные, триботехнические и теплофизические характеристики;

5. Разработать технологию нанокомпозиционных полимерных материалов и осуществить опытно-промышленное применение их в автотракторном машиностроение Республики Узбекистан и стран СНГ.

Объект исследований составляют нанокомпозиционные материалы на основе полимерных, олигомерных и совмещенных матриц, содержащие в качестве функциональных модификаторов наноразмерные частицы металлов, оксидов, силикатсодержащих природных материалов.

Предмет исследования. Физико-химические и структурные аспекты формирования низкоразмерных частиц и их взаимодействия с высокомолекулярными матрицами на основе термопластичных полимеров, олигомеров сшивающихся смол и их смесей.

Методы исследования. При проведении исследований использован системный подход, основанный на применении методов математического и физического моделирования наноразмерных объектов и наполненных систем и физико-химического анализа контактных взаимодействий между компонентами материалов и трибосистем с применением ИК-спектроскопии (ИК), рентгеноструктурного и дифференциальнотермического анализа (ДТА), ЭПР-спектроскопии (ЭПР), спектроскопии термостимулированных токов (ТСТ), атомной силовой (АСМ), электронной растровой (РЭМ) и оптической микроскопии высокого разрешения (ОМ), рентгеноструктурного анализа (РСА).

Исследования деформационно-прочностных, адгезионных, триботехнических, защитных характеристик разработанных материалов и изделий из них осуществляли с применением стандартных методик, принятых в инженерном материаловедении полимерных и композиционных материалов.

Обработку результатов экспериментальных исследований проводили с использованием современных компьютерных пакетов Windows XP (MS Office 2003, Corel Draw 11, Adobe Photoshop CS 8), сформированных на базе теории статистического анализа и обработки экспериментальных данных многофакторных систем.

На защиту выносятся основные результаты системных исследований в области физико-химии, технологии и материаловедения нанокомпозиционных материалов на основе высокомолекулярных матриц, состоящие в:

- разработанных физических моделях взаимодействия наноразмерных частиц различного состава, структуры и габитуса с полимерными, олигомерными и совмещенными матрицами, которые позволили установить механизмы структурообразования и концентрационные соотношения компонентов, обеспечивающие формирование оптимальной структуры композитов с заданными параметрами служебных характеристик;

- установленных закономерностях образования наноразмерных металлических частиц и формирования металлополимерных нанокомпозитов, состоящие в адсорбционном взаимодействии по месту активных центров и реализации обратимого фазового перехода «металл металлсодержащее соединение» в процессе воздействия статических и динамических факторов, которые определяют параметры деформационнопрочностных, триботехнических, адгезионных характеристик композитов и устойчивости изделий из них к воздействию факторов старения и трибохимических превращений;

- разработанных составах и технологии функциональных конструкционных, триботехнических и защитных нанокомпозиционных материалов на основе полимерных, олигомерных и совмещенных матриц для изготовления изделий с повышенными показателями служебных характеристик с целью применения их в конструкциях автотракторной техники и технологического оборудования;

- практических рекомендациях по созданию нанокомпозиционных машиностроительных материалов на основе термопластичных полимеров, олигомеров сшивающихся смол и смесей и их применению для изготовления деталей конструкционного, триботехнического и защитного назначения.

Научная новизна работы состоит в:

-установлении механизма модифицирующего действия наноразмерных частиц различного состава, габитуса и технологии получения в полимерных и смесевых матрицах, основанного на формировании под действием активного состояния, обусловленного наличием нескомпенсированного заряда или строением функционального компонента, упорядоченных граничных слоев, определяющих параметры деформационнопрочностных, триботехнических, теплофизических, адгезионных и др. служебных характеристик нанокомпозитов и изделий из них при статическим и динамическом воздействии эксплуатационных факторов;

-разработанных научных основ материаловедения и технологии металлополимерных нанокомпозитов на основе термопластичных и смесевых матриц, полученных термическим совмещением компонентов в активном состоянии при динамическом воздействии температуры и механических напряжений;

-установленном эффекте реализации в металлополимерных термопластичных нанокомпозитах статического и обратимого фазового перехода «металлические наночастицы металлосодержащие соединения» при различных видах воздействия компонентов эксплуатационной среды и механических напряжений;

-обосновании механизма реализации фазового перехода, обусловленного трансформированием адсорбционных связей между активными центрами полимерной макромолекулы и наночастицы в химические ковалентные, протекающего в результате взаимодействия оксидных продуктов превращений макрорадикалов, появляющихся в матрице под действием механотрибокрекинга и старения макромолекул, и оксидных соединений металлов;

-установленном механизме антиокислительного действия наноразмерных частиц в полимерных и совмещенных матрицах, обусловленный снижением активности макромолекул в процессах взаимодействия с неблагоприятными компонентами окружающей среды вследствие их адсорбционного взаимодействия с наночастицами, приводящего к формированию пространственной сетки физических связей в объеме нанокомпозита, и структурированием полимерной матрицы в периферии наночастицы под действием её силового поля;

-предложенной классификации наночастиц в зависимости от механизма вторичных фазовых превращений, включающая наночастицы, сохраняющие свой исходный состав, строение и габитус в процессе экспозиции в эксплуатационных средах (наносиликаты, полимер-олигомерные наночастицы, углеродосодержащие наночастицы УДА, УДАГ, фуллерены, нанотрубки, ТРГ, нанокерамики), и наночастицы, трансформирующие свои исходные параметры в результате фазовых переходов наночастицы металлов и оксидов;

-установленном механизме повышения показателей деформационно-прочностных и триботехнических характеристик полимерных нанокомпозитов на основе термопластичных и смесевых матриц. Для нанокомпозитов с термодинамически устойчивыми модификаторами (УДА, наносиликаты, нанокерамики, цеолиты, фуллерены и т.п.) синергический эффект повышения показателей р, сж, НВ, и, I обусловлен структурирующими действием на межмолекулярном и надмолекулярном уровнях вследствие образования пространственных связей в объеме композита. Повышение устойчивости композитов к старению при нормальных (293 5К) и повышенных температурах ( 5К), а также износостойкости обусловлено ингибированием термоокислительных и термо-механодеструкционных процессов, увеличивающем интенсивность действия благоприятного цикла физико-химических процессов в статических и динамических системах;

-установленном эффекте повышения термодинамической совместимости смесей полимерных матриц при введении в состав композита низкоразмерных частиц, обусловленный их структурирующим действием на межмолекулярном и надмолекулярном уровнях и образованием сополимерных высокомолекулярных металлосодержащих соединений.

Научная и практическая значимость результатов исследований состоит в:

-разработке научных основ материаловедения и технологии нового класса машиностроительных материалов на основе высокомолекулярных матриц и наноразмерных металлсодержащих модификаторов металлополимерных нанокомпозитов и применении их в конструкциях автомобильных агрегатов и узлах сельскохозяйственной техники (тракторов, технологического оборудования, хлопкоуборочных машин и др.), что позволило увеличить их эксплуатационный ресурс и конкурентоспособность на рынке стран СНГ;

-установленных закономерностей формирования нанокомпозиционных функциональных машиностроительных материалов на основе высокомолекулярных связующих, изложенных в монографиях используются для подготовки студентов, магистрантов и аспирантов, специализирующихся в области полимерного материаловедения и технологии материалов, в Ташкентском автомобильно-дорожном институте (Республика Узбекистан), УО «Гродненский государственный аграрный университет» и УО «Гродненский государственный университет им. Янки Купалы» (Республика Беларусь).

Реализация результатов диссертационной работы осуществлена на предприятиях машиностроения Республики Узбекистан (ОАО «УЗПАХТАМАШ», АПО «Узбекский металлургический комбинат») и Республики Беларусь (ОАО «Белкард», ОАО «БелТАПАЗ»), осуществляющих производство хлопкоуборочной техники, технологического оборудования, автомобильных агрегатов и прецизионной технологической оснастки, которые используются в странах СНГ, в виде конструкционных и триботехнических комплектующих деталей и покрытий, смазочных составов.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы, выносимые на защиту, а также результаты практического применения разработанных функциональных нанокомпозиционных машиностроительных материалов на основе высокополимерных матриц доложены и обсуждены на профильных научно-технических и научных конференциях и симпозиумах, проводимых в республике с международным участием и за рубежом, в т.ч., на 17th International Colloquium Tribology 2010 «Solving Friction and Wear Problems», Stuttgartt Ostfidern, Germany, 2010г., 15th International Conference Mechanika 2010, Kaunas, Lithuania, 2010, Международной научно-технической конференции «Полимерные композиты и трибология (Поликомтриб – 2009)», г.Гомель, Беларусь, 2009; Двадцать девятой международной конференции и семинаре «Композиционные материалы в промышленности. Трубопроводы из полимерных композиционных материалов: изготовление, проектирование, строительство, эксплуатация», г. Ялта, Украина, 2009г.; Международной научно-технической конференции «Современные проблемы механики», г.Ташкент, Узбекистан, 2009г.; XVI Международной научнотехнической конференции «Машиностроение и техносфера XXI века», г.Севастополь, Украина 2009г; Международной научно-технической школе-конференции «Молодые ученые- науке, технологиям и профессиональному образованию», г.Москва, Россия, 2008г., Международной научно-технической конференции, г. Санкт-Петербург, Россия, 2003г., Международном научно-практическом форуме, г.Ташкент, Узбекистан, 2002г.,Международной научно-практической конференции «Международная интеграция автодорожного образования», г.Ташкент, Узбекистан, 2002г.

Опубликованность результатов. Основные результаты научных исследований и практического использования в автотракторостроении, разработанных нанокомпозиционных машиностроительных материалов на основе полимерных, олигомерных и совмещенных матриц, полученные при выполнении диссертационной работы, опубликованы в 81 научных работах, в том числе, в 3 монографиях, 62 статьях в рецензируемых журналах и сборниках трудов научно-технических конференций, симпозиумов и семинаров, 12 тезисах докладов на научно-технических конференциях и симпозиумах. По материалам исследований получено 2 авторских свидетельства, направлено 2 заявки на получение патентов на изобретение.

Структура и объем диссертации.Диссертация состоит из перечня принятых обозначений, введения, общей характеристики работы, шести глав, заключения, библиографического списка, включающего 281 использованных источников и приложений.

Результаты исследования изложены на 243 стр. машинописного текста, представлены на 66 иллюстрациях и в 26 таблицах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Инновационное развитие промышленности, как отмечено Президентом Республики Узбекистан И.А.Каримовым, предполагает, «дальнейшее ускоренное проведение модернизации, технического и технологического перевооружения предприятий, широкое внедрение гибких технологий». Важнейшее значение в реализации антикризисной программы, разработанной руководством Республики, принадлежит научно обоснованным методам повышения технических параметров промышленной продукции путем применения современных машиностроительных материалов и эффективных технологий их изготовления и переработки.

К числу машиностроительных материалов нового поколения относят композиты на основе полимерных и олигомерных матриц, содержащие функциональные, компоненты с размером частиц, не превышающим 100нм. По современной классификации такие композиты относят к нанокомпозитным материалам. Полимерные нанокомпозиты входят в число наиболее эффективно развивающихся классов машиностроительных материалов, объем производства которых ежегодно увеличивается, заменяя традиционные виды пластмасс и наполненных композиций. Вместе с тем, несмотря на выраженную эффективность применения машиностроительных нанокомпозитов на полимерной матрице, в настоящее время отсутствуют устоявшиеся предпосылки к формированию научно обоснованной теории полимерного наноматериаловедения и технологии их получения и переработки в изделия различного функционального назначения. Важным аспектом проблемы функционального наноматериаловедения является установление физико-химических принципов формирования наноразмерных частиц и механизма их взаимодействия с полимерными макромолекулами на основе современных представлений физики конденсированного состояния, материаловедения и технологии полимерных материалов.

В первой главе диссертационной работы рассмотрены особенности структуры, габитуса и энергетического состояния наноразмерных частиц, полученных по технологиям диспергирования, конденсирования атомных и молекулярных компонентов и синтезом в твердой, жидкой и газообразной фазах.

Нанокомпозиционные материалы на основе полимерных матриц содержат в качестве многофункционального модификатора низкоразмерные частицы различного состава, строения и технологии получения. В исследованиях, проведенных Н. Кобаяси, А.И. Гусевым, И.П. Суздалевым, В.А. Белым, А.Д. Помогайло, П.А. Витязем, С.С.

Нигматовым и сотр. установлено влияние геометрических параметров дисперсных частиц на эффективность их взаимодействия с компонентами окружающей среды, как низко-, так и высокомолекулярными. Критерий оценки наноразмерности частицы конденсированной фазы до недавнего времени отсутствовал и за границу ее перехода от макросостояния в наносостояние была выбрана величина 100нм без обоснования физического смысла такого выбора.

Нами для описания частиц с малыми размерами была выбрана мера дисперсности lgD=lgd. По данному критерию осуществлена классификация дисперсных частиц, применяемых в композиционном материаловедении. Согласно разработанной классификации наноразмерные частицы с размером 10-7r10-9 м и 89 относятся к 9-ому классу из 10-и классов материальных объектов. При разработке классификации учтена возможность существования наноразмера по одному, двум и трем направлениям. Поэтому, наночастица пластинчатой формы может по другим размерам относится к классам веществ.

Проведен анализ существующих методов получения наноразмерных частиц, применяемых в настоящее время в различных областях промышленности, в т.ч., в материаловедении. Предложено систематизировать известные методы по основным принципам получения дисперсных частиц из макрополуфабрикатов, конденсированием в расплавах и растворах или синтезом из атомарных или молекулярных компонентов. На основании разработанных классификационных принципов осуществлена оценка эффективности технологии, выбранной для получения наночастиц с заданными параметрами дисперсности, активности модифицирующего действия, обеспечивающего достижение композиционным функциональным материалом служебных характеристик, определенных условиями наиболее оптимального применения в виде изделий конструкционного или защитного назначения.

По критерию оптимального модифицирующего действия и доступности технологии получения особую перспективу представляет методы диспергирования частиц полуфабрикатов с применением механических, механохимических и температурных воздействий. Эти методы позволяют получать наноразмерные частицы из силикатсодержащих полуфабрикатов типа слоистых, каркасных и цепочечных минералов (глин, слюд, цеолитов, шунгита, трепела и др.), а также наночастицы металлов (Cu, Zn, Pb, Ag, Ni и др.) и их оксидов при применении простого технологического оборудования и низких энергозатратах.

Осуществлен анализ влияния технологии получения на габитус частиц, который оказывает существенное влияние на ее энергетическое состояние и механизмы взаимодействия с высокомолекулярными матрицами с образованием физических и химических связей. С использованием теории точечных групп и методов кристаллохимического анализа конденсированных сред проведено описание кристаллических частиц, применяемых в практическим материаловедении. Установлено, что при диспергировании кристаллического образца пока поверхностные силы не играют существенной роли в формировании габитуса, частицы имеют форму полиэдров. Когда поверхностные силы достаточно велики, то в кристаллических многогранниках в соответствии с принципом наименьшей энергии для равновесных состояний форма микрочастицы преобразуются в сферы, эллипсоиды вращения или трехосные эллипсоиды. Применение теории точечных групп для описания наноразмерных частиц позволяет с большей степенью вероятности предсказать их габитус, т.е. точечные группы габитуса нанокристаллов является предельными переходами точечных групп кристаллов, которые подверглись диспергированию. Для нанокристаллических частиц, полученных из полуфабриката с кубической сингонией, наиболее вероятной формой является сфера, для средних сингоний эллипсоид вращения, отношения длин осей которого определяет взаимодействие между сторонами, составляющими частицу. Для кристаллических полуфабрикатов со спайностью наночастицы будут иметь пластинчатую форму. У наночастиц, полученных диспергированием поликристаллов низких сингоний, наиболее вероятной формой будет трехосный эллипсоид с различным соотношением осей. В предельных случаях эллипсоид приобретает форму чешуйки, либо игольчатую (вискерную) форму.

Возможна ситуация, когда частица имеет толщину в несколько нанометров, а поперечный (продольный) размер несколько миллиметров. В этом случае необходимо говорить об одномерной наночастице. Игольчатый (вискерный) габитус обуславливает двухмерную наночастицу, а сферолитные наночастицы представляют собой трехмерные нанообъекты.

Проведено описание структуры и габитуса наночастиц полученных конденсированием атомарных или молекулярных компонентов. На базе теории точечных групп и кристаллохимического анализа дано описание кристаллов металлов с решеткой ОЦК, ГЦК, ГПУ.

Проведенный анализ геометрических (морфологических) особенностей нанообъектов, полученных по различным технологиям показывает, что существует некоторый размер L0, начиная с которого частица приобретает особые свойства. При этом на свойства вещества в наноразмерном диапазоне оказывает влияние не только размеры, но и габитус.

Вторая глава диссертационной работы содержит описание основных методик комплексных исследований состава, структуры и свойств нанокомпозитов.При исследованиях использован системный подход, включающий разработку физических моделей формирование наносостояния и модифицирующего действия наноразмерных частиц в высокомолекулярных матрицах, комплекс современных методов анализа кристаллофизических, физико-химических и структурных аспектов нанокомпозиционных материалов (ИК-, ЭПР-спектроскопия, рентгеноструктурный анализ, ДТА, ТСТ-анализ, атомная силовая, электронная растровая и оптическая микроскопия, методы оценки параметров деформационно-прочностных, адгезионных, триботехнических и защитных характеристик), методику планирования, оптимизации и статистической обработки результатов экспериментальных исследований, методы лабораторных, стендовых и натурных испытаний изделий из нанокомпозиционных материалов.

Третья глава диссертации посвящена анализу механизма модифицирующего действия наночастиц различного состава и технологии получения на полимерную матрицу.

Рис.1. Типичная кривая зависимости резкая граница, определяющая переход макрочастицы в наносостояние, очевидно отсутпараметра (S) физического свойства от размера частиц ствует. Кроме того, однозначность параметра технологии получения и габитуса, не может считаться достоверной, т.к. даже при одинаковом составе активность конденсированной частицы существенно зависит от кристаллического строения дефектности и формы (гл.1). Оценка наноразмерности частицы параметром 100 нм неприемлема и из-за противоречия экспериментальным данным, согласно которым для ряда веществ слоистой структуры, например, слюд, слой толщиной в 100 нм характеризует макрочастицу.

Из литературных источников известно, что для многих частиц конденсированных сред с размерами более 100 нм проявляются особые свойства. Очевидно следует говорить о наносостоянии частицы вещества как новой форме и считать переход от наночастицы к макрочастице своеобразным фазовым переходом. Поэтому типичную зависимость параметра S физического свойства твердого вещества можно представить в виде кривой с насыщением (рис.1).

На данной зависимости размерный параметр изменяется в некотором диапазоне значений, а показатель L0 определяется как максимальный наноразмер, при превышении которого наночастица приобретает свойства макрочастицы.

Зависимость может быть описана выражением:

В интервале значений 0 L0 параметр S монотонно возрастает; при r=0 значение S=0, а при r=L0 S(r)=Sv.

Анализ литературных источников, посвященных исследованию особенностей структуры и свойств наноразмерных объектов, позволил установить в качестве наиболее плодотворного подхода предпосылки, развитые в работах проф. Лиопо В.А. и сотр.

Согласно этому подходу в качестве характеристического параметра была выбрана табулированная для многих конденсированных веществ величина температуры Дебая D, которая определяет условия применимости для описания конденсированного вещества классических или квантовомеханических представлений. В работах проф. Лиопо В.А.

и сотр. предложена простая для инженерных расчетов формула для определения предельного размера частицы, при котором сохраняется его наносостояние:

L0 230 D (2). Данная формула получена исходя из различных подходов, основанных на фононной теории, применении теоремы Блоха, оценки взаимосвязи Дебаевской длины волны и наноразмерности, на основании уравнения Шредингера, применении динамических моделей кристалла Эйнштейна и Дебая. Исследования показали правомочность применения предложенной формулы для расчета параметров наноразмерных частиц конденсированных сред различного состава, строения и габитуса.

Нами был проведен оценочный расчет максимального наноразмера частиц металлов и неметаллов, входящих в периодическую систему Д.И. Менделеева, а также некоторых соединений (халькогенидов), применяемых для модифицирования композиционных материалов. Расчеты показывают, что наноразмер частиц металлов (Ti, Bi, Sn, Ta, Rb, Mg, Ni, Fе, Аl и др.) находится в диапазоне значений от 5 до 50 нм, а халькогенидов (KJ, Ag, Br, NaJ, Kbr, NaCl и др.) в диапазоне 8 25 нм. Для наночастиц меди характерный расчетный параметр L0 составляет 29 нм. Полученные расчетные значения размерных параметров наночастиц хорошо корреллируют с экспериментальными данными, приведенными в работах проф. Гусева А.И., Ajayan P.M, Пул Ч. и Оуэнс Ф. и др.

Это свидетельствует о правомочности данного подхода при анализе параметров наноразмерных объектов и оценке эффективности модифицирующего действия в нанокомпозитах.

Важнейшим следствием перехода дисперсных частиц в наносостояние является изменение их энергетических параметров. Наши исследования и литературные источники свидетельствуют об изменении активности наноразмерных частиц в процессах взаимодействия с компонентами окружающей среды. Учитывая необходимость разработки теории формирования нанокомпозиционных материалов, содержащих в качестве модификатора наночастицы металлов, была осуществлена оценка их энергетического состояния.

Модельные представления о механизме формирования наночастиц металлов, основанные на квантомеханическом подходе, позволили выявить характерные особенности, представляющие интерес при анализе металлополимерных систем. Из исследования адсорбционных свойств поверхности однородных кристаллов известно, что распределение электронной плотности и уровней энергии в глубине кристалла, то есть в объемном состоянии, и на его поверхности, неодинаковы.

Волновая функция электрона в объеме кристалла V, когда поверхность не оказывает на электрон влияния, и поверхностная волновая функция S различны при любой форме поверхностного потенциала.

Оператор Гамильтона в объемном кристалле H (0),следовательно, отличается от гамильтониана в поверхностном слое H вследствие наличия приповерхностных потенциалов. Для объемного и поверхностного состояний уравнения Шредингера имеют вид:

Действительно Из уравнений (4) следует:

Отсюда вытекает условие (4), которое справедливо и при k n.

Следовательно, при любых k и n Электрически заряженные участки на металлических образцах были обнаружены еще в середине прошлого века Г.И. Дистлером. Для исследования этого эффекта необходимо учесть как влияние поверхности кристалла на энергию электрона, так и наличие анизотропии работы выхода, то есть ее вариации для граней с различными hkl.Потенциал электрона в бесконечном, то есть во всюду объемном кристалле UV, определяется только условием периодичности структуры в рамках самосогласованного уравнения Хартри :

Функция v r имеет вид:

Аналогичные рассуждения можно провести не только для распределения электрона, но и с учетом ядерных зарядов. Значение электрического заряда в целом Q опреr r деляется результирующей суммарной плотностью заряда r, причем r может принимать как положительное, так и отрицательные значения. В этом случае справедливо условие:

Как и в (8), интегрирование проводится по ячейке Вигнера-Зейтца. Величина В качестве примера рассмотрим кубический кристалл, что при описании металлов вполне допустимо, так как они в большинстве случаев относятся к кубической сингонии.

Знаменатель в формуле (8) разложим в ряд:

Интеграл в условии (8) с учетом (12) равен Так как кристалл нейтрален, то Q 0. Если в кристалле есть центр симметрии 1, то дипольный момент также нулевой. Первые два слагаемые в правой части выражения (11) в соответствии с (10) и (11) равны нулю. В этом идеализированном случае (наличие 1 и отсутствии Q ) все интегралы вида при нечетном n равны нулю, так как в этом случае для любого r f нечетные степени r f и r f имеют противоположные знаки. Следовательно, при разложении в ряд выражения r r f ненулевым оказывается слагаемое, пропорциональное r 5. Следовательно, во-первых, если в ячейке Вигнера-Зейтца возникает ненулевой заряд, например, при дефекте замещения, или создается ненулевой дипольный момент, то это повлияет на потенциал поля в кристалле на значительно больших расстояниях, чем в кристалле, у которого Q 0 и P 0.

Во-вторых, в бесконечном кристалле, у которого во всех ячейках суммарный заряд равен нулю и имеется центр симметрии, для анализа электронного состояния следует брать только ячейки, соседние с рассматриваемой. Этот принцип, согласующийся с теорией Дебая и с теоремой Блоха, был использован для определения размерной границы наночастиц. Отсюда следует вывод о том, что поверхность, как дефект функции UV r действительно влияет всего на несколько приповерхностных слоев. Следовательно, свойства поликристалла при размере частиц R больше ~10-7 м остаются практически объемными, а размерный эффект присутствует, когда влияние поверхностей частиц захватывает весь, или, по крайней мере, больший их объем.

При температурах, не превышающих комнатные, наибольшая энергия электрона в частицах кристалла при R Rn ( Rn – размер наночастицы), когда размерный фактор не играет роль, соответствует уровню Ферми E F. Очевидно, что вне кристалла потенциал в приповерхностных областях не равен нулю, т.е. U r 0 при малых r. Знак «минус» говорит о том, что рассматривается внешняя область кристалла. При повышении температуры отдельные электроны могут войти в поверхностный барьер или даже преодолеть его. В этом случае говорят о термоэлектронной эмиссии. В ячейках приповерхностного слоя появляются электронные вакансии. Максимальная энергия, необходимая для перемещения электрона из внутренних областей в приповерхностный слой образца, равна E F. Связи атомов поверхностного слоя становятся некомпенсированными. Изменение поверхностной конфигурации атома обуславливает наличие поверхностной энергии. Следовательно, вблизи поверхности ячейки кристалла искажаются и становятся отличными от объемных. Может возникнуть отличный от нуля дипольный момент, и искажения в ячейках как отмечено Н. Ашкрофтом «могут даже создавать не равный нулю суммарный электрический заряд на поверхности».

Заряд «электронной шубы» с внешней стороны поверхности, приповерхностные заряды и заряды внутренних областей должны в алгебраической сумме равняться нулю. Поверхностные же плотности заряда могут быть различными для отдельной частицы в зависимости от кристаллографических индексов плоскостей соответствующих граням, и только в идеальном случае для граней правильной формы поверхностные потенциалы будут одинаковыми.

Для двух разделенных бесконечно большим промежутком естественных, то есть без вторичных поверхностных слоев, кристаллофизически различных поверхностей, отличие проявляется в разных высотах уровней Ферми E j j 1; 2, а также в том, что работы выхода электронов с этих поверхностей тоже различны, как и расстояние между атомными слоями. При контакте этих двух поверхностей между ними возникает разность потенциалов W, которая приведет к перемещению электронов из области с более высоким уровнем Ферми в область с более низким уровнем. Этот процесс продолжается вплоть до выравнивания этих уровней. В этом случае область контакта S1,2 поверхностей S1 и S 2 будет играть роль структурного дефекта, разделяющего две области в общем случае с различными межатомными расстояниями, или с различными составами (как, например, в сталях). В поликристалле (как и в блочном кристалле) поверхности контакта с разностями потенциалов влияют на внутренние, то есть объемные области. В целом электрический заряд образца остается равным нулю. Созданная разность потенциалов между гранями S1 и S 2 обусловлена электростатическим зарядом на этих поверхностях. Напряженность этого поля намного меньше напряженности поля двойного зарядового слоя в приповерхностной области. Толщина этого двойного слоя по порядку величины совпадает с межатомным расстоянием. Примыкающие друг к другу грани F и F' могут принадлежать как частицам разных металлов, так и частицам одного металла. Важно, чтобы эти грани отличались в кристаллофизическом смысле, то есть имели бы разную работу выхода. Только в этом случае электроны будут переходить из одной частицы в другую. Если металлы разные, то процесс будет проходить до тех пор, пока в каждом из металлов не будет создан общий электрохимический потенциал.

Для частиц Cu, Ag, Au поверхности Ферми которых практически сферические, появление зарядовой мозаики будет наблюдаться только вследствие различий в дефектах контактирующих частиц. У частиц алюминия и железа симметрия поверхности Ферми существенно отличается от сферы. Следовательно, у этих металлов зарядовая мозаика на поверхности (как и в объеме) будет проявляться в поликристаллическом образце или кластере. Если металл относится не к кубической, а к средним или низшим сингониям, то перераспределение зарядов между контактирующими частицами поликристалла или кластера будет наблюдаться всегда, так как кристаллофизические различия граней частиц этих металлов обусловлены самой их структурой. Величины этих зарядов зависят от электронных состояний металлов и их дефектности.

Активностью поверхностного слоя, обусловленной наличием нескомпенсированного заряда, обладают частицы не только металлов, но и других веществ. Как показано исследованиями проф. Пинчука Л.С. и сотр., проф. Охлопковой А.А. и сотр., проф.

Лиопо В.А. и сотр., проф. Струка В.А. и сотр. некомпенсированный заряд у частиц природных силикатов (слюд, цеолитов, трепела, шунгита, глин), углеродсодержащих продуктов плазмохимического и детонационного синтеза (УДА, УДАГ, углеродные нанотрубки, фуллерены) и других веществ может быть обусловлен активизирующим действием в процессе измельчения, термической обработкой и воздействием энергетических полей (например, коронного разряда). Наличие такого заряда изменяет активность наночастицы в процессах взаимодействия с окружающей средой, в т.ч. высокомолекулярными компонентами матрицы композиционного материала.

Учитывая особое строение и активность кластерных структур, образующихся в высокомолекулярных матрицах при термолизе прекурсора, следовало ожидать, что их модифицирующие действия в металлополимерных нанокомпозитах будет иметь комплексный характер, обусловленный особенностями протекания физикохимических процессов в многофазной системе под действием внешних факторов.

В четвертой главе диссертации представлены результаты комплексных исследований особенностей структуры и свойств нанокомпозиционных металлополимерных материалов на основе термопластичных матриц и термодинамически совмещенных смесей.

Особенности структуры и свойств металлополимеров, как одной из разновидностей металлополимерных систем, рассмотрены в исследованиях проф. Натансона Э.М. и сотр., проф. Белого В.А. и сотр., проф. Помогайло А.Д. и сотр., проф. Плескачевского Ю.М. и сотр., проф. Песецкого С.С. и в ряде других научноисследовательских школ.

Несмотря на установление ряда фундаментальных закономерностей, определяющих механизмы формирования и трансформирования структуры металлополимеров различного состава под действием разнообразных эксплуатационных факторов, сложившейся теории материаловедения нанометаллополимеров как особого класса машиностроительных материалов в настоящее время не существует. Это обуславливает сравнительно небольшую долю металлополимерных нанокомпозитов в общем объеме применяемых полимерных и композиционных машиностроительных материалов.

Особое значение при разработке металлополимерных нанокомпозитов играют методологические принципы формирования структуры с повышенными показателями служебных характеристик в тонких слоях элементов статических (адгезионных и конструкционных) и динамических (триботехнических) систем, в которых использованы материалы на основе смесей полимерных или олигомерных компонентов. Полимерные смеси, как следует из работ, выполненных проф. Липатовым Ю.С. и сотр., проф. Мэнсоном Дж. и сотр., проф. Полом Д. и сотр., проф. Песецким С.С. и сотр., и др. исследований, являются наиболее распространенными и перспективными машиностроительными материалами на основе полимерных матриц.

При использовании наиболее распространенной технологии получения смесевых композитов из базовых полимеров методом термомеханического совмещения образуются композиты с характерным фазовым строением. Фазовая структура с выраженным разделением компонентов, характерна для различных смесей термопластов с термопластами (ПА6+СФД, ПА+ПЭНД, ПА6+ПБТФ) и термопластов с термопластами (ПА6+ДСТ, МПЭУ+СФД).

Термомеханическое совмещение металлополимерных компонентов получаемых как в процессе одновременного образования металлических наночастиц вследствие разложения прекурсора и воздействия механических напряжений на смесь расплавов компонентов (первичное смешивание), так и смешиванием в расплаве предварительно полученных металлополимеров (вторичное смешивание), обуславливает формирование композитов при термомеханическом смешении:

термопласты и металлосодержащий прекурсор стов. Характерным признаком (первичное смешивание); в) – металлополимеры на го полимер-полимерного композита из компонентов А и Б является наличие граничного слоя ГС, который формируется благодаря взаимной диффузии полимерных макромолекул. Подобные представления считаются общепризнанными и развиты в работах проф. Ю.Л. Липатова и сотр., а также в других работах, посвященных получению полимерных смесей.

При термомеханическом совмещении термопластичных компонентов А и Б в присутствии металлосодержащего прекурсора (МСП) (рис.2,б), на ряду с выраженными фазами металлополимеров МПА и МПБ, образуется фаза граничного адсорбционного слоя МГС. Нанометаллический компонент (НМ) в металлополимере формирует адсорбционные связи, которые изменяют подвижность макромолекул и их активность в различных процессах взаимодействия как с другими макромолекулами, входящими в состав композиционного материала, так и компонентами окружающей среды.

Размеры нанокластеров находятся в диапазоне значений от 20 до 200нм (рис. 3), при размерах единичных наночастиц от 10 до 100нм, что хорошо коррелирует с данными, полученными в работах проф.

Помогайло А.Д. Основным продуктом разложения формиатов и оксалатов (Cu, Zn, Pb, Ni, Co, Fe) считают образование металлических и оксидных частиц при наличии ряда продуктов вторичных превращений: меди, полученных CO, H, CO, H2O, HCOOH, а также полимерсодержа- термолизом формата меди в щего соединения [CHCR-O]s [CHCOOH-O-]r при r s.

Нашими исследованиями показано, что содержание высокомолекулярных соединений в металлополимерной системе, сформовавшейся после разложения прекурсора, незначительно, т.к. в ИК-спектрах композита практически отсутствуют полосы поглощения в области 1550-1650 см -1, соответствующие колебаниям карбонильных групп.

цепей с наночастицей металла: а модель Факт адсорбционного взаимодейстдлинных» петель, б модель «коротких» петель; в модель межмолекулярной сшивки; вия компонентов системы подтверадсорбированные участки макромолекулы, 2 петлеобразные участки; 3 «хвосты»

увеличение времени корреляции стабильного иминоксильного радикала c с 21,25x10- до 23,5210-10 и 43,8610-10 до 52,8410-10 соответственно.

Известные исследования особенностей структуры металлополимерных композитов исходят из предположения о стабильном состоянии обоих компонентов - полимерного и металлического, которые не меняют параметров своего состава и структуры. В этом аспекте считают, что полимеры выступают в роли, «стабилизаторов» наночастиц металлов. Наши исследования показывают, что металлополимерная система, сформированная термомеханическим способом, представляет собой термодинамически неравновесную систему, в которой оба компонента способны к превращениям под действием факторов окружающей среды и механических напряжений.

термоокислительными и деструкционными процессами. Во-вторых, установлено протекание окислительно-восстановительных реакций, приводящих к избирательному взаимодействию высокомолекулярных соединений с составляющими металлического компонента системы, которые приводят к образованию металлосодержащих соединений в объеРис.5. ИКспектры металлополимера ПЭНД+0,05%мас. меди ме металлополимерного композита (рис. 5). Ви ПА+0,05% мас. меди (3,4) исходных (1,3) и после экспозитрансформируется в многофазную, по крайней меции на воздухе при 3735 К в тере, трехфазную, «нанометаллическая частичение 500 час (2) и 2935 К в течение 720 час (4). Спектр 4 ца(НМ) + металлосодержащее соединение (МС) + дифференциальный полимерная матрица (П)», с соответствующим изменением кинетики физико-химических процессов взаимодействия компонентов под действием различных эксплуатационных факторов (рис.5, рис.6).

В металлополимерной системе, сформированной термомеханическим методом, таким образом, в начальной стадии присутствуют два основных компонента – нанометаллический (НМ) и полидисперсный высокомолекулярный (П). В нанокомпозите, подвергнутом воздействию тепловых, механических и окислительных факторов, взаимодействует не менее трех основ- Рис.6. ИК-спектры металлополимера ПЭНД+5%мас. меди исходного ных компонентов – нанометаллический (НМ), полимерный(П), и высокомолекулярные метал- (1) и после 10 час фрикционных испытаний (2) лосодержащие соединения (МСП) (рис. 5, 6).

Первичные адсорбционные связи между наночастицами металла (НМ) и полимерными макромолекулами (П) трансформируются в валентные, что приводит к качественному изменению фазовой и надмолекулярной структуры в г (рис.7), определяющей показатели служебных характеристик нанокомпозита.

В результате трансформирования первоначальной структуры, в которой нанокластеры металлов выступали в роли центров надмолекулярных сферолитных структур (НМС), фор- Рис.7. Фазовая структура металлопомируется гомогенная структура из НМС, обра- лимеров на основе ПА6 (а,б) и ПБТ зованных высокомолекулярными металлосо- (в,г) первичного смешивания (в,г) и держащими соединениями (МСП). При повы- термоокисления на воздухе при 423± шении содержания исходного металлического К в течение 50 (в), 100 (а) и 500 (б,г) компонента от 0,0010,05мас% до 0,15мас% часов. Увеличение 300. Схема фазового перехода (д,е) часть его сохраняет свою структуру и в компо- «нанометаллическая частица+ зите формируется система, в которой имеется +полимервысокомолекулярное металлическое ядро, переходная область из металлосодержащих высокомолекулярных соединений (МСП) и полимерный компонент (П). Наличие различных фаз, а также возможность реализации обратимого фазового перехода «нанометалл + полимер высокомолекулярное металлосодержащие соединение» обуславливают повышение устойчивости металлополимерного нанокомпозита к воздействию термоокислительных сред при повышенных температурах (373 5К423 5К) (рис.8).

Механизм формирования металлосодержащих соединений обусловлен, главным образом, взаимодействием оксидных компонентов, образовавшихся из полимерных макромолекул и радикальных продуктов термомеханодеструкции и оксидов металлов.

Механические напряжения, действующие на систему, интенсифицируют процессы взаимодействия и образования высокомолекулярного металлсодержащего соединения (рис.6). Образование МСП в нанокомпозите сопровождается изменением подвижности макромолекул, о чем свидетельствует изменения значения с с 2510-10 до 2710-10.- Таким образом, в металлополимерном композите, представляющем собой неравновесную структуру, формируются различные типы связей между полимерным и металлическим компонентами. Активность обоих компонентов, обуславливает возможность протекания вторичных процессов взаимодействия, приводящих к трансформированию адсорбционных связей в валентные.

«металлвысокомолекулярное металлсодержащее соединениеметалл», который определяет параметры служебных характеристик как В смесевых металлополимерных композитах фазовый переход сопровождается образоваРис.8. Зависимость разрушающего времени термоокисления () при 423 торой надмолекулярные агрегаты сформироваи 373 К (2,2’) на воздухе полиамида 6 (1), полиэтилена (2), полибутилентерефталата (3) и металлополимеров на их основе, соответственно (1’,2’,3’). Содержание формируют сополимерную структуру сокую термодинамическую устойчивость, композиционного смесевого материала. В этом случае наночастицы или нанокластеры выполняют роль компактибилизатора металлического компонента, входящего в структуру обоих металлополимеров.

Подобным компактибилизирующим на смеси полимерных материалов при термомеханическом формирова- Рис.9. Фазовая структура композитов на оснии композитов обладают различные нове смесей металлополимеров на основе типы наноразмерных частиц. (рис.9).

Отличие состоит только в последую- термоокисления при 423±5 К на воздухе.

щих фазовых превращениях некото- Стрелкой обозначен металлический кластер.

рые типы наночастиц (УДА, УДАГ, ТРГ, наносиликаты, цеолиты и т.д.) со- сополимер». Пояснения в тексте храняют свои исходные параметры в процессе воздействия внешних факторов и не изменяют фазового состава композита, другие, подобно наночастицам металлов и оксидов, способны к фазовым превращениям, что приводит к изменению первоначальной фазовой структуры композита и пролонгированному модифицирующему эффекту.

Нанокомпозиционные материалы на основе смесей металлополимеров в первичном и вторичном смешивании обладают повышенными показателями деформационнопрочностных, триботехнических Таким образом, металлополимерный нанокомпозит следует рассматРис.10. Диаграмма зависимости разрушающе- ривать как особый тип материала, в го напряжения при растяжении от содержания вторичного металлополимера ДСТ–МП и времени термоокисления при 423±5К на взаимодействии с окружающей сревоздухе дой, вследствие чего изменяются показатели служебных характеристик, прежде всего, деформационно-прочностных, триботехнических, адгезионных и др.

Полученные результаты послужили основанием для разработанных составов и технологии нанокомпозиционных машиностроительных материалов различного функционального назначения.

В пятой главе диссертационной работы рассмотрены особенности служебных характеристик нанокомпозионных машиностроительных материалов на основе металлополимерных и смесевых матриц.

При введение в состав базовых термопластов (ПА6, ПЭНД, СФД, ПБТФ, ПП) и термопластов (ТПУ, МПЭУ, СЭВА) наноразмерных металлических кластеров наиболее характерным эффектом является повышение параметров триботехнических характеристик как при трении со смазкой, так и при ее ограничении, стойкости к воздействию термопластичных сред при повышенных температурах (373423±5К). Повышение других показателей служебных характеристик (р, сж; НВ, УУВ) происходит в пределах 510 % от аналогичных показателей базовых материалов. Наблюдаемые эффекты обусловлены формированием специфической структуры металополлимерного нанокомпозита, в котором фазы, формируемые каждым компонентом, находятся в динамическом равновесии (гл.3). Данное обстоятельство обуславливает возможность адаптирования статической (адгезионной или конструкционной) или динамический (триботехнический) систем к воздействию эксплуатационных факторов нагрузок, напряжений сдвига, окислительных сред, знакопеременных нагрузок.

Металлополимерные смеси «термопласттермопласт» (ПА6+ СФД, ПА6+ПА11, ПА6+ПЭНД, ПА+ПБТФ) и «термопласттермоэластопласт» (ПА6+ ДСТ, ПА6+МПЭУ, СФД+ТПУ, ПБТФ+ДСТ) по комплексу служебных характеристик существенно превосходят базовые материалы. К числу важнейших эксплуатационных параметров таких материалов относится стойкость к воздействию абразивных сред и динамических нагрузок. Формирование смесевого композита с характерной структурой (рис.11) повышает образивостойкость на основе смеси «термопласт-термоэластопласт» (ПА6+ ДСТ, ПБТ+ДСТ) не менее чем в 1,52 раза в области допинговых концентраций (0,11,0мас%).

Одновременно повышается ударная вязкость композитов вследствие рассеяния фазой термоэластопласта подводимой энергии.

На основании проведенных исследований фазовой структуры металлополимерных смесей, деформационнов г прочностных и триботехнических харакРис.11. Топография поверхностей разрушетеристик были разработаны составы матния сплавов в жидком азоте (а,в) и поверхриц для создания машиностроительных ностей после одноосного растяжения (б,г) металлополимерных нанокомпозитов МПА6+1,0%МПДСТ(а,б) и назначения, в т.ч. эксплуатируемых при (в,г)):x1000.Стрелкой обозначена легируюнагрузок и абразивных сред.

Шестая глава диссертации содержит результаты опытнопромышленной проверки эффективности применения изделий из нанокомпозиционных металлополимерных материалов в различных отраслях машиностроения, а также технологические рекомендации по получению наноразмерных компонентов, формированию композитов и переработке их в изделия различного функционального назначения.

Разработана технология получения наноразмерных модификаторов и полуфабрикатов (металлосодержащих прекурсоров).

Методом ТСТанализа осуществлена оценка активности наноразмерных частиц различного состава и технологии синтеза по критерию зарядового состояния в заданном температурном диапазоне, коррелирующем с температурным диапазоном формирования полуфабрикатов или изделий из нанокомпозита (защитных и триботехнических покрытий, деталей триботехнических узлов, конструкционных элементов машин и оборудования). По критерию активности, предложенному в работах проф. Пинчука Л.С. и сотр., наноразмерные частицы классифицированы по наиболее эффективным направлениям применения.

На основании проведенных исследований разработаны составы металлополимерных нанокомпозитов на основе термопластичных полимеров (ПА6, ПБТФ, ПЭД, СФД), которые могут быть использованы в качестве связующих функциональных материалов различного назначения. Металлополимерные нанокомпозиционные матрицы превосходят базовые полимеры по критериям деформационнопрочностных и триботехнических характеристик (табл. 1).

Таблица 1 - Характеристики нанокомпозиционных металлополимерных матриц Разрушающее напряжение, МПа:

СФД ПБТ

Разрушающее напряжение, МПа:

-при растяжении после термоокисления;

Применение разработанного металлополимерного нанокомпозита на основе ПА6 с олигомерными и полимеролигомерными компонентами марки МП1и МП2 для изготовления копиров, применяемых при производстве цилиндропоршневой группы (ЦПГ) двигателей внутреннего сгорания (ДВС), и для изготовления уплотнений хлопкоочистительных машин, позволило повысить износостойкость копиров и заменить дорогостоящий алюминиевый сплав марки АК12. Расчетный экономический эффект составляет не менее 0,5 USD на 1 уплотнительный узел.

Для тяжелонагруженных узлов трения агрегатов (карданных валов автотракторной и обрабатывающей техники) разработан состав композиционного материала на основе алифатических полиамидов ПА6, ПА11, ПА66 и смесей. В качестве многофункционального модифицирующего компонента в составе композитов введены полимеролигомерные продукты термодеструкции политетрафторэтилена (УПТФЭ). Триботехнические покрытия использованы в шлицевых соединениях карданных валов и в узле привода самоцентрирующихся токарных патронов, которые промышленно производят на ОАО «Белкард» и ОАО «БелТАПАЗ» для различных промышленных предприятий стран СНГ. Разработанные составы позволили заменить импортный аналог полиамид ПА11 (Rilsan), обеспечить ресурс шлицевого соединения не мене 500 тыс. км пробега транспортного средства и исключить выход из строя приводного узла токарного патрона в результате заедания и разрушения конической шестерни. Расчетный экономический эффект от применения триботехнического нанокомпозиционного материала в результате повышения эксплуатационного ресурса карданных валов автотракторной техники составляет более 2 млрд.бел. руб.(около 600 тыс.USD) Разработаны составы приработочных металлополимерных нанокомпозиционных материалов на основе водораствроримых олигомеров сшивающихся смол (ВФФС), модифицированных металлосодержащим прекурсором. Методом центрального ротатабельного планирования оптимизированы составы композиции, обеспечивающие заданные параметры коэффициента трения интенсивности изнашивания. Разработанные составы предназначены для применения в цилиндро-поршневых группах ДВС при их ремонте или изготовлении (табл. 2) Таблица 2 - Триботехнические характеристики металлополимерных покрытий.

На основе ФФС (графитизирующее) Металлополимерное на основе ВФФС Разработаны составы нанокомпозиционных покрытий на основе совмещенных полимеролигомерных матриц, обладающие повышенной гидрофобностью и стойкостью к воздействию коррозионно-активных сред (эмали ЭП1236, ЭП (ТУ231312202), МЛ12К (ТУ РБ 002004547.0892000), ПФ266 (ТУ РБ 500021625.0952001)). В качестве гидрофобизирующего компонента в состав композитов вводили наноразмерные частицы УПТФЭ и оксидов металлов (Fe, Zn). Совместное использование двух типов наномодификаторов, обладающих различным механизмом модифицирующего действия позволяет реализовать характерный рельеф поверхностного слоя, подобный т.н. «лотосэффекту», и обеспечить одновременное увеличение гидрофобности (краевой угол смачивания не менее 100), абразивостойкости, превосходящей базовую в 1,31,8 раза, и защитных характеристик, в т.ч. при эксплуатации в условиях воздействия соляного тумана. Разработанные составы защитных нанокомпозиционных покрытий на основе совмещенных матриц рекомендованы к применению на промышленных предприятиях нефтехимического синтеза и производства минеральных удобрений (ОАО «Беларуськалий»), а также для защиты элементов автотракторной и хлопкообрабатывающей техники, выпускаемой на ОАО «Белкард» и ОАО «УЗПАХТАМАШ».

Разработанные на базе предложенных принципов формирования структуры нанокомпозиционных материалов технологические методы повышения параметров служебных характеристик компонентов эффективны как в статических, так и в динамических металлополимерных системах.

Для организации опытно-промышленного производства модификаторов, наноматериалов и изделий из них для различных областей применения в машиностроении разработаны пакеты конструкторской и нормативнотехнической документации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные результаты диссертации Комплексное исследование особенностей физико-химических, структурных и эксплуатационных процессов позволило разработать научные основы материаловедения и технологии машиностроительных нанокомпозиционных материалов на основе термопластичных и смесевых матриц и наноразмерных частиц различного состава, строение и габитуса, которые обусловили методологию создания и применения функциональных композитов в узлах трения и конструкциях машин, механизмов и технологического оборудования повышенного технического ресурса. Получены новые результаты, устанавливающие особенности механизма формирования и трансформирование структуры нанокомпозитов на молекулярном, надмолекулярном и фазовом уровнях, обуславливающей заданные параметры формационно-прочностных, триботехнических, теплофизических, защитных и др. служебных характеристик изделий из них.

1. На основании разработанной классификации вещественных объектов по крупности и методам получения низкоразмерных частиц нанометрового диапазона (НРЧ) осуществлен анализ их энергетического состояния в зависимости от габитуса, формируемого в результате диспергирования полуфабриката или конденсирования атомарных или молекулярных компонентов в жидких или газовых фазах. Предложено феноменологическое обоснование явления повышенной активности НРЧ, обусловленной образованием нескомпенсированного заряда в приповерхностных слоях наночастицы вследствие формирования ювенильных поверхностей раздела при диспергировании или возникновении дефектов различного строения в результате нарушения исходной кристаллохимической структуры частиц полуфабриката под действием технологических факторов.

2. Установлен механизм повышения дефармационно-прочностных и триботехнических характеристик нанокомпозиционных материалов на основе термопластичных и смесевых матриц. Для нанокомпозитов с модифицирующими НРЧ, устойчивыми фазовым и структурным превращениям под действием термических и эксплуатационных факторов (УДА, УДАГ, углеродные, нанотрубки, ТРГ, фуллерены, слоистые силикаты, цеолиты, нанокерамики и т.п.) синергический эффект повышения показателей служебных характеристик (р, сж и, НВ, УУВ, и др.)) при допинговом модифицировании матрицы (0,01 – 1,0мас%) обусловлен их структурирующим действием на межмолекулярном и надмолекулярном уровнях вследствие образования пространственных связей в объеме композита.

Повышение износостойкости и стойкости к старению при нормальных и повышенных (4235К) температурах металлополимерных нанокомпозитов обусловлено ингибированием термоокислительных процессов в результате действия металлосодержащих соединений, увеличивающих интенсивность влияния благоприятного цикла физикохимических реакций в статической и динамической системе (трибосистеме).

3. Установлен эффект повышения термодинамической совместимости при механотермическом воздействии смесей материалов, модифицированных НРЧ, обусловленный протекающим преимущественным механизмом структурирования на межмолекулярном и надмолекулярном уровнях частицами с неизменяющимся составом, строением на фазовом и межфазовом уровнях частицами с трансформирующимися под действием технологических и эксплуатационных факторов исходных параметров.

В металлополимерных нанокомпозитах на моно- и смесевых термопластичных матрицах фазовый переход «наночастица металла – металлосодержащее соединение»

обуславливает образование высокомолекулярных металлополимерных фаз, которые способны к формированию обобщенный надмолекулярной металлополимерной матрицы. Обнаружен армирующий эффект действия малых добавок металлополимера в матрицу базового термопласта или металлополимера на его основе, обусловленный фазовыми переходами в системе «металлополимер+полимер металлосодержащий полимер» и формированием специфической нанофазной структуры. В результате фазового перехода многофазная композиционная система трансформируется в однофазную металлополимерную.

4. Обоснован механизм защитного действия наноразмерных частиц в полимерных, олигомерных матрицах, обусловлены снижением активности макромолекул в процессах взаимодействия с неблагоприятными компонентами окружающей среды вследствие адсорбционного взаимодействия их с наночастицами, приводящими к формированию пространственной сетки физических связей в объеме нанокомпозита и структурированию полимерной матрицы в периферии НРЧ под действием ее энергетического поля.

По критерию механизма защитного действия в полимерных и смесевых матрицах модифицирующие НРЧ предложено классифицировать на частицы, сохраняющие исходный состав, строение и габитус в процессе экспозиции нанокомпозита в эксплуатационных условиях, и частицы, трансформирующиеся в результате фазовых превращений.

Для наночастиц первого класса (УДА, УДАГ, наносиликаты, цеолиты, нанокерамики и т.п.) характерен механизм защитного действия, обусловленной повышением стерических препятствий диффузии атомарного кислорода, его активных соединений и компонентов эксплуатационной среды в объем композита вследствие упорядочения структуры на межмолекулярном и надмолекулярном уровнях. Наночастицы второго класса (наночастицы металлов, оксидов) способны образовывать металлосодержащие высокомолекулярные соединения, обладающие свойствами антиоксидантов при оптимальном содержании в композите.

5. Установлен эффект обратимого фазового перехода «наноразмерная частица металла металлсодержащее соединение» в условиях статической и динамической экспозиции изделия из нанокомпозиционного металлополимерного материала на основе термопластичных моно- и смесевых матриц в эксплуатационных условиях. Обоснован механизм реализации обратимого фазового перехода, обусловленный трансформированием первичных адсорбционных связей между активными центрами полимерной макромолекулы и металлической наночастицы в устойчивые химические ковалентные в результате образования оксидных продуктов превращений макрорадикалов, являющихся следствиями разрушения макромолекул под действием термо-механокрекинга и старения композита. Повторное термическое воздействие обусловливает термолиз металлсодержащих соединений и образований нанометаллической фазы.

Рекомендации по практическому применению результатов исследований 1. На основании проведенных исследований разработаны промышленные технологии получения наноразмерных модификаторов на основе металлов (Cu, Zn, Ni, Co и др.) и силикатов слоистого, каркасного и цепочечного строения, которые эффективны к применению при создании композиционных функциональных материалов на основе термопластичных полимерных моно и совмещенных матриц. Сущность технологии состоит в термическом воздействии на дисперсный полуфабрикат, обеспечивающем образование активных наночастиц в результате термолиза металлосодержащего прекурсора или дегидратации и дегидрокислации частиц минералов (глин, слюд, цеолитов, шунгита и т.п.).

2. Предложены методы формирования нанофазных и нанокомпозиционных триботехнических покрытий для деталей триботехнических узлов трения машин, механизмов и технологического оборудования в т.ч.прецизионных и герметизирующих и двигателей внутреннего сгорания, на основе полимерных, смесевых полимер-полимерных и полимеролигомерных матрицах, модифицированных НРЧ различного состава, габитуса и технологии получения. Для герметизирующих трибосистем с применением уплотнительных элементов из резинотехнических и углеродсодержащих материалов эффективны тонкопленочные ротапринтные покрытия на основе полимер-олигомерных продуктов термодеструкции политетрафторэтилена в среде газообразных фракций, которые снижают в 1,52 раза коэффициент трения, увеличивают в 1,31,5 раза износостойкость и по достигаемому эффекту не уступают плазмохимическим вакуумным покрытиям, однако имеет более доступную технологию и низкую стоимость.

Для тяжелонагруженных узлов трения автотракторной техники (карданных валов) и прецизионной технологической оснастки (самоцентрирующихся токарных патронов) разработаны металлополимерные покрытия на основе смесей термопластов (полиамидполиолефин, полиамидполиамид, полиамид политетрафторэтилен) и полимеролигомерных смесей, которые обеспечивают эффективную эксплуатацию трибосопряжений при факторе PV 10 МПа при эксплуатации без подвода внешней смазки или при ее ограничении (одноразовая при сборке, периодическая при обслуживании, сезонная). Разработанные составы по эффективности противоизносного действия превосходят покрытия из полиамида ПА11 (Rilsan) импортного производства (ELF ATOHEMI, Франция).

3. Разработаны нанокомпозиционные машиностроительные материалы на основе термопластичных полимерных моно и смесевых матриц, модифицированных низкоразмерными частицами металлов и оксидов – термопластичные нанометаллополимеры.

Нанометаллополимерные материалы превосходят в 1,31,5 раза базовые термопласты по параметрам деформационно-прочностных и триботехнических характеристик, а по стойкости к термоокислительному старению не менее чем 35 раз. Конструкционные изделия из металлополимерных нанокомпозитов способны эксплуатироваться при повышенных температурах окружающей среды (374423К) благодаря реализации эффекта стабилизирующего действия при фазовом переходе «металл- металлосодержащие соединения».

4. Предложены составы и технология формирования гидрофобных защитных покрытий на основе олигомерных и полимер-олигомерных матриц. Гидрофобные нанокомпозиционные покрытия обладают низкой поверхностной энергией, не смачиваются водными технологическими средами (краевой угол смачивания не менее 100), препятствуют диффузии компонентов окружающей среды к поверхности защищаемого изделия. Такие покрытия эффективны для защиты металлоконструкций и автотракторных агрегатов от коррозионно-механического изнашивания при условии одновременного воздействия совокупности неблагоприятных факторов.

5. Разработанные составы приработочных, гидрофобизирующих защитных, триботехнических покрытий, а также функциональных нанокомпозиционных машиностроительных материалов на основе олигомерных, полимеролигомерных и термомеханических совмещенных матриц предназначены для защиты узлов трения, металлоконструкций и элементов технологического оборудования автотракторной, сельскохозяйственной техники от различных видов изнашивания под действием неблагоприятных эксплуатационных факторов.

Монографии и статьи, опубликованные в научных журналах 1. Авдейчик С.В., Лиопо В.А., Рыскулов А.А., Струк В.А. Введение в физику нанокомпозиционных машиностроительных материалов / под науч. ред. В.А Лиопо, В.А.

Струка. Гродно: ГГАУ, 2009.439с.

2. Рыскулов А.А. Нанокомпозиционные материалы на основе совмещенных матриц для защитных покрытий. Ташкент: Изд. НБУ им. А.Навои, 2010.304с.

3. Рыскулов А.А. Металлополимерные нанокомпозиты: особенности структуры, технология, применение / под науч. ред. В.А.Струка, В.А.Лиопо. – Гродно: ГГАУ, 2010. – 336с.

4. Ryskulov А.А, Drobyshevsky V.N., Struk V.А., Shalai А.N., Zakrevsky Yu.А. Adhesion and tribotechnical features of graphitizing coating for pistons of aluminium alloys // Soviet Journal of Friction and Wear. USA, Allerton Press, 1989.V.10. №6. pp.1095-1099.

5. Ryskulov А.А., Drobyshevsky V.N. Research of tribotechnical characteristics of antifriction coating on the base of modified elastomer GEN-150 (В) // Soviet Journal of Friction and Wear. USA, Allerton Press, 1990. V. 11. №3. pp. 538-540.

6. Ryskulov А.А., Pyrnazarov R., Drobyshevsky V.N. Tribotechnical characteristics of metal-polymer on the base of polybutulen terephtalate // Soviet Journal of Friction and Wear.

USA, Allerton Press, 1991. V.12. №5. pp.935-937.

7. Ryskulov A.A., Kravchenko V.I., Struk A.V., Avdejchik S.V. Features of the structure of mixtures nanopolymeric composites // Proceedings of 15th International Conference.

Mechanika – 2010. – Technologia, Kaunas, 2010. – pp. 392-402.

8. Ryskulov A.A., Struk V.A., Avdejchik S.V., Eisymont Y.I. Phase transitions in metalpolymeric nanocomposites in the formation and operation process // Proceedings of 15th International Conference. Mechanika – 2010. – Technologia, Kaunas, 2010. – pp. 403-408.

9. Liopo V., Avdejchik S., Ryskulov A., Struk V. Natural layer silicate as a modifier for polymeric nanocomposites // Journal of Engineering structures and technologies. – Vilnius:

Technika, 2010. – pp. 5-11.

10. Ovchinnikov E.V., Ryskulov A.A., Antanovich A.N., Antonov A.S., Kravchenko V.I.

Structure of nanophase thin –film coatings based on fluorine-containing components // Proceedings of 16th International Conference: Mechanics of composite materials. – Riga, 2010.

– pp. 147.

11. Ryskulov A.A., Avdejchik S.V., Struk A.V, Kravchenko V.I., Eisymont Y.I. Supramolecular and phase structure features of nanocomposites and mixtures termoplasts // Proceedings of 16th International Conference: Mechanics of composite materials. – Riga, 2010. – pp. 168.

12. Ryskulov A.A., Struk V.A., Liopo V.A., Avdejchik S.V. Phase structure of metal – polimeric nanocomposites // Proceedings of 16th International Conference: Mechanics of composite materials. – Riga, 2010. – pp. 169.

13. Рыскулов А.А. Влияние низкотемпературной обработки на адгезионные и фрикционные характеристики олигомеров сшивающихся смол // Известия АН РУз, Серия физ.мат. наук. Ташкент, 1991. №3. С.30-33.

14. Рыскулов А.А. Исследование физико-химических особенностей формирования металлополимеров на основе термопластов // Узбекский химический журнал.

Ташкент, 2003. №2. С.32-36.

15. Рыскулов А.А. Использование принципа Гейзенберга для определения размерной границы между нано- и макросостояниями // Вестник ТАДИ. Ташкент, 2009.

№1. С.24-29.

16. Рыскулов А.А. Определение размеров частиц твердых веществ с использованием температуры Дебая //Вестник ТГТУ. –Ташкент, 2008. – № 4. –С.84-87.

17. Рыскулов А.А. Механизмы фазовых переходов в металлополимерных нанокомпозиционных материалах //Международный научный журнал: Материалы. Технологии.

Инструменты. – Гомель, 2010. – Т.15. – №2. – С. 85-93.

18. Рыскулов А.А. Энергетический критерий оценки геометрических размеров наночастиц // Транспортная логистика, мультимодальные перевозки: Сборник трудов Республиканской научно-технической конференции с участием зарубежных ученых в ТашИИТ, 13-14 мая 2010. – Ташкент, 2010. – С.108-112.

19. Рыскулов А.А. Влияние размеров частиц на характеристики их физических свойств // Транспортная логистика, мультимодальные перевозки: Сборник трудов Республиканской научно-технической конференции с участием зарубежных ученых в Таш ИИТ, 13-14 мая 2010. – Ташкент, 2010. – С. 112-116.

20. Лиопо В.А., Рыскулов А.А., Авдейчик С.В., Михайлова А.В., Ахмадиева Л.В., Эйсымонт Е.И. Размерная классификация материальных объектов // Инженерный вестник. Минск, 2009. №1(27). С.48-54.

21. Рыскулов А.А., Струк В.А., Ахмадиева Л.В., Авдейчик С.В., Михайлова Л.В.

Методы получения наноразмерных модификаторов функциональных машиностроительных композитов // Инженерный вестник.Минск, 2009. №2(28). С.140-144.

22. Лиопо В.А.,.Михайлова Л.В, Рыскулов А.А., Авдейчик С.В. Особенности кристаллического строения наночастиц, полученных диспергированием полуфабрикатов // Инженерный вестник. Минск, 2009. №2(28). С.65-73.

23. Лиопо В.А., Рыскулов А.А., Михайлова Л.В., Сабуть А.В., Авдейчик С.В. Кристаллические особенности наночастиц, полученных из жидкой или газовой фаз // Инженерный вестник. Минск, 2009. №2(28). С.74-84.

24. Лиопо В.А., Михайлова Л.В., Ахмадиева Л.В., Рыскулов А.А., Андрикевич В.В.

Особенности зарядового состояния компонентов металлополимерных систем // Инженерный вестник.Минск, 2009. №2(28). С. 55-64.

25. Лиопо В.А., Струк В.А., Рыскулов А.А., Авдейчик С.В., Михайлова Л.В., Чекель А.В. Методология оценки критерия наноразмерности дисперсных частиц // Инженерный вестник. Минск, 2009. №1(27). С.29-38.

26. Лиопо В.А., Струк В.А., Рыскулов А.А., Авдейчик С.В., Михайлова Л.В. Энергетический критерий наноразмерности // Инженерный вестник. –Минск, 2009. №2(28).

С.90-94.

27. Сорокин В.Г., Рыскулов А.А., Кравченко В.И., Струк В.А. Механизмы диспергирования полимерных полуфабрикатов под действием высокоэнергетических потоков // Инженерный вестник. Минск, 2009. №2(28). С.112-117.

28. Лиопо В.А., Рыскулов А.А., Михайлова Л.В., Чекель А.В. Анализ параметров наночастиц с применением корреляционных функций // Инженерный вестник.

Минск, 2009. №2(28). С.85-89.

29. Антонов А.С., Андрикевич В.В, Рыскулов. А.А. Структура защитных тонкопленочных покрытий из фторсодержащих компонентов // Инженерный вестник.

Минск, 2009. №2(28). С.27-32.

30. Балейко А.В., Михайлова Л.В., Андрикевич В.В., Рыскулов А.А.

Триботехнические характеристики газопламенных композиционных покрытий // Инженерный вестник. Минск, 2009. №2(28). С.40-44.

31. Ахмадиева Л.В., Михайлова Л.В., Рыскулов А.А., Андрикевич В.В., Кравченко В.И. Гидрофобные композиционные покрытия для защиты металлоконструкций от коррозионно-механического повреждения // Инженерный вестник. Минск, 2009.

№2(28). С33-39.

32. Овчинников Е.В., Рыскулов А.А., Горбацевич Г.Н., Кравченко В.И., Ивашко В.С. Фторсодержащие ингибиторы изнашивания // Инженерный вестник. Минск, 2009. №1(2009). С.73-82.

33. Овчинников Е.В., Рыскулов А.А., Струк В.А., Андрикевич В.В., Кравченко В.И., Ивашко В.С. Тонкопленочные нанопозиционные и нанофазные покрытия для узлов трения // Инженерный вестник. Минск, 2009. №1(2009). С.83-91.



Pages:   || 2 |
 
Похожие работы:

«СЛОБОДЯН Михаил Степанович СТАБИЛИЗАЦИЯ КАЧЕСТВА СОЕДИНЕНИЙ ПРИ КОНТАКТНОЙ ТОЧЕЧНОЙ МИКРОСВАРКЕ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ЦИРКОНИЕВОГО СПЛАВА Э110 Специальность 05.03.06 – Технологии и машины сварочного производства АВТОРЕФЕРАТ на соискание ученой степени кандидата технических наук Барнаул – 2009 Работа выполнена на кафедре Оборудование и технология сварочного производства Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Томский политехнический университет...»

«КАНАТНИКОВ НИКИТА ВЛАДИМИРОВИЧ ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЗУБОСТРОГАНИЯ ПРЯМОЗУБЫХ КОНИЧЕСКИХ КОЛЕС Специальность 05.02.07 – Технология и оборудование механической и физико-технической обработки АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Орел - 2014 2 Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Государственный университет – учебно-научно-производственный комплекс...»

«ФАРХАТДИНОВ ИЛЬДАР ГАЛИМХАНОВИЧ ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ И КАЧЕСТВА УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ МОБИЛЬНЫХ РОБОТОВ НА ОСНОВЕ ПОЗИЦИОННО-СИЛОВЫХ АЛГОРИТМОВ ДЛЯ КАНАЛА ОБРАТНОЙ СВЯЗИ СИСТЕМ ДВУСТОРОННЕГО ДЕЙСТВИЯ Специальность: 05.02.05 - Роботы, мехатроника и робототехнические системы АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата наук Москва 2011 Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Московский государственный технологический университет СТАНКИН. Научный руководитель д.т.н.,...»

«Шилин Максим Андреевич СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СТУПЕНЕЙ ГАЗОВЫХ ТУРБИН ЗА СЧЕТ ПРИМЕНЕНИЯ СОТОВЫХ УПЛОТНЕНИЙ НА ОСНОВЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Специальность 05.04.12 – Турбомашины и комбинированные турбоустановки Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт-Петербург – 2014 1 Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Брянский государственный технический...»

«Галкин Денис Игоревич РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ БЕЗОБРАЗЦОВОЙ ЭКСПРЕСС-ДИАГНОСТИКИ ПОВРЕЖДЕННОСТИ МЕТАЛЛА ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ МАГИСТРАЛЬНЫХ НЕФТЕПРОВОДОВ НА ОСНОВЕ МЕТОДА АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ Специальность: 05.02.11 – методы контроля и диагностика в машиностроении АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2011 Работа выполнена на кафедре технологий сварки и диагностики в Московском государственном техническом университете им. Н.Э.Баумана....»

«Гаврилов Илья Юрьевич ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛИЯНИЯ НАЧАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ПАРА НА ВОЛНОВУЮ СТРУКТУРУ И ПАРАМЕТРЫ ДВУХФАЗНОГО ПОТОКА В СОПЛОВОЙ ТУРБИННОЙ РЕШЕТКЕ Специальность 05.04.12 – Турбомашины и комбинированные турбоустановки АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2014 Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Национальный исследовательский университет...»

«Малкин Илья Владимирович Разработка технических средств снижения шумовых излучений системы газообмена двигателя легкового автомобиля 05.04.02 - Тепловые двигатели Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва - 2014 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Тольяттинский государственный университет на кафедре Управление промышленной и экологической безопасностью. Научный...»

«АБДУЛИН Арсен Яшарович МЕТОДИКА МОДЕЛИРОВАНИЯ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ВОДОМЕТНЫХ ДВИЖИТЕЛЕЙ СКОРОСТНЫХ СУДОВ Специальность: 05.04.13 – Гидравлические машины и гидропневмоагрегаты АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Уфа – 2014 Работа выполнена на кафедре Прикладная гидромеханика Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Уфимский государственный авиационный технический...»

«Булат Андрей Владимирович ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ СКВАЖИННОГО НАСОСНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ЗА СЧЕТ ПРИМЕНЕНИЯ СЕПАРАТОРОВ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ Специальность 05.02.13 - Машины, агрегаты и процессы (нефтяная и газовая промышленность) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва, 2013 2 Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина Научный руководитель : доктор технических наук,...»

«Сахаров Александр Владимирович УСТАНОВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ СТАНКОВ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ОБОСНОВАНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ПРОГРАММЫ Специальность 05.02.07 – Технология и оборудование механической и физико-технической обработки АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва - 2012 2 Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования...»

«Гришина Елена Александровна ГАЗОДИНАМИКА И РАСЧЕТ ЭЖЕКЦИОННЫХ И ВИХРЕВЫХ ПНЕВМОЗАТВОРОВ Специальность 05.04.13 – Гидравлические машины и гидропневмоагрегаты АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Челябинск – 2013 2 Работа выполнена на кафедре Гидравлика и гидропневмосистемы Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Южно-Уральский государственный университет (научный...»

«САЖИН ПАВЕЛ ВАСИЛЬЕВИЧ ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И РАЗРАБОТКА СРЕДСТВ НАПРАВЛЕННОГО ГИДРОРАЗРЫВА ГОРНЫХ ПОРОД Специальность: 05.05.06 - Горные машины Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Новосибирск - 2007 Работа выполнена в Институте горного дела Сибирского отделения Российской академии наук Научный руководитель – доктор технических наук Клишин Владимир Иванович Официальные оппоненты : доктор технических наук, профессор Маметьев Леонид...»

«Костюк Инна Викторовна МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИИ АДАПТИВНОГО РАСТРИРОВАНИЯ Специальность 05.02.13 – Машины, агрегаты и процессы (печатные средства информации) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2010   Работа выполнена на кафедре Технологии допечатных процессов в ГОУ ВПО Московский государственный университет печати. Научный руководитель : доктор технических наук, профессор Кузнецов Юрий Вениаминович Официальные...»

«Грановский Андрей Владимирович РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВЫСОКОНАГРУЖЕННЫХ СТУПЕНЕЙ ОХЛАЖДАЕМЫХ ГАЗОВЫХ ТУРБИН Специальность 05.04.12 – Турбомашины и комбинированные установки АВТОРЕФЕРАТ диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук Москва – 2011 Работа выполнена в Московском Энергетическом Институте (Техническом университете) Официальные оппоненты : доктор технических наук профессор Зарянкин А. Е. доктор технических наук...»

«Гаар Надежда Петровна ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ 12Х18Н9Т В УСЛОВИЯХ ЛАЗЕРНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ 05.02.07 – Технология и оборудование механической и физико-технической обработки Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Новосибирск - 2010 2 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Новосибирский государственный технический университет, г. Новосибирск Научный...»

«Домнин Пётр Валерьевич Разработка процесса формообразования фасонных винтовых поверхностей инструментов на основе применения стандартных концевых и торцевых фрез Специальность 05.02.07 Технология и оборудование механической и физико-технической обработки Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва 2012 Работа выполнена на кафедре Инструментальная техника и технология формообразования Федерального государственного бюджетного...»

«ГУСЬКОВА ЕЛЕНА ВАЛЕРЬЕВНА ПОВЫШЕНИЕ СТОЙКОСТИ ЦЕЛЬ НЫХ ЧЕРВЯЧНО-МОДУЛЬНЫХ ФРЕЗ НА ОСНОВЕ УСТАНОВЛЕНИЯ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ВЛИЯНИЯ ПОЛОЖИТЕЛЬНЫХ ПЕРЕДНИХ УГЛОВ НА ТОЧНОСТЬ ПРОФИЛЯ ЗУБЬЕВ ПРЯМОЗУБЫХ КОЛЕС Специальность 05.02.07 – Технология и оборудование механической и физико-технической обработки АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Ульяновск – 2012 Работа выполнена на кафедре Математическое моделирование технических систем Федерального...»

«БУЯНКИН ПАВЕЛ ВЛАДИМИРОВИЧ ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ ПЛАТФОРМ И НАГРУЗОК В ОПОРНО-ПОВОРОТНЫХ УСТРОЙСТВАХ ЭКСКАВАТОРОВ-МЕХЛОПАТ Специальность 05.05.06 – Горные машины Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Кемерово - 2014 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Кузбасский государственный технический университет имени Т. Ф. Горбачева. Научный руководитель - доктор...»

«ШАЛЫГИН МИХАИЛ ГЕННАДЬЕВИЧ ПОВЫШЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ДЕТАЛЕЙ ТОРЦОВЫХ ПАР ТРЕНИЯ БИТУМНЫХ ШЕСТЕРЕННЫХ НАСОСОВ Специальность 05.02.04 – Трение и износ в машинах АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Брянск – 2010 2 Работа выполнена на кафедре Управление качеством, стандартизация и метрология ГОУ ВПО Брянский государственный технический университет доктор технических наук, профессор Научный руководитель Горленко Олег Александрович доктор...»

«Кузнецов Андрей Григорьевич ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ ОЦЕНКИ КООРДИНАТ МАЛОГАБАРИТНОГО БЕСПИЛОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗРЕНИЯ Специальность 05.13.01 Системный анализ, управление и обработка информации (Авиационная и ракетно-космическая техника), Специальность 05.07.09 Динамика, баллистика, управление движением летательных аппаратов АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва 2011 г. Работа выполнена...»








 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.